Спосіб одержання ціанистоводневої кислоти

Способ получения цианистоводородной кислоты, включающий приготовление газообразной смеси из метана, аммиака и воздуха с последующим взаимодействием этой смеси на платиноидном катализаторе при повышенных температурах, отличающийся тем, что, проводят предварительный подогрев исходной газовой смеси до 318348 К. (19) (21) 96020726 (22) 26.02.1996 (24) 15.11.2000 (33) UA (46) 15.11.2000, Бюл. № 6, 2000 р. (72) Козуб Павло Анатолійович, Трусов Микола Вадимович (73) ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 29633 процесса с большей точностью). В этом случае выход цианистоводородной кислоты достигает 65,5-67,0%. Наблюдаемый в предлагаемом изобретении положительный эффект объясняется целым рядом взаимосвязанных обстоятельств. Во-первых, как установлено нами, выход цианистоводородной кислоты определяется двумя последовательными взаимодействиями: образованием цианистоводородной кислоты из смеси метана, аммиака и воздуха на платиноидном катализаторе при самопроизвольно устанавливающейся (аутотермической) температуре процесса, с одной стороны, и частичным высокотемпературным разложением образовавшейся цианистоводородной кислоты, - с другой. Во вторых, образование цианистоводородной кислоты из смеси метана аммиака и водорода представляет собой многостадийный процесс: сначала идет взаимодействие метана и кислорода воздуха с образованием СО и НСООН, а затем – синтез цианистоводородной кислоты посредством взаимодействия НСООН и NH3. В связи с тем, что протекание второй стадии становится возможным при температуре не ниже 523 К, а температура исходной газообразной смеси из метана, аммиака и воздуха не превышает 303 К, часть метана и кислорода воздуха успевают непродуктивно сгореть до СО, уменьшая тем самым количество образующегося НСООН, - и вы ход цианистоводородной кислоты. Увеличение температуры исходной газообразной смеси из метана, аммиака и воздуха позволяют ускорить реакцию второй стадии и, таким образом, повысить выход цианистоводородной кислоты. Так при начальной температуре смеси из метана, аммиака и воздуха равной 273 К, выход цианистоводородной кислоты составляет всего 58-60%. При 288 К этот показатель имеет значение 59-61%, а при 303 К 61-63%. Дальнейшее повышение начальной температуры смеси из метана, аммиака и воздуха, что можно осуществить только за счет предварительного подогрева, способствуе т повышению выхода цианистоводородной кислоты до 64-67% (см. таблицу). В-третьих, увеличение самопроизвольно устанавливающейся (аутотермической) температуры процесса интенсифицирует частичное высокотемпературное разложение образовавшейся цианистоводородной кислоты. Как установлено нами, выход цианистоводородной кислоты снижается на 2,5-5% при повышении температуры на 100 К. В результате этого, повышение температуры газообразной смеси из метана, аммиака и воздуха сверх 348 К приводит к тому, что процесс высокотемпературного разложения становится преобладающим и выход цианистоводородной кислоты падает до 58-63% (см. таблицу). Способ осуществляют следующим образом. Приготовляют исходную газообразную смесь из метана, аммиака и воздуха. Молекулярные отношения реагентов в исходной газообразной смеси составляют (моль/моль): СН4/О2=0,69-0,75 и NH3/О2=0,63-0,70. Полученная смесь предварительно подогревается до 318-348 К и подается на платиноидный катализатор, где при самопроизвольно устанавливающейся (аутотермической) температуре процесса, равной 1268-1298 К, происходит образование цианистоводородной кислоты. Выход HCN составляет 64-67%. Пример 1 Приготовляют исходную газообразную смесь из метана, аммиака и воздуха. Молекулярные отношения реагентов в исходной газообразной смеси составляют (моль/моль): СН4/О2=0,75 и NH3/О2=0,70. Полученная смесь предварительно подогревается до 318 К и подается на платиноидный катализатор, где при самопроизвольно устанавливающейся (аутотермической) температуре процесса, равной 1268 К, происходит образование цианистоводородной кислоты. Выход HCN составляет 64,0%. При аналогичных молекулярных отношениях реагентов в газообразной смеси и ее температуре, равной 273 К, самопроизвольно устанавливающаяся (аутотермическая) температура процесса достигает 1223-1233 К, а выход цианистоводородной кислоты - всего 58,0-59,0%. Пример 2 Приготовляют исходную газообразную смесь из метана, аммиака и воздуха. Молекулярные отношения реагентов в исходной газообразной смеси составляют (моль/моль): СН4/О2=0,72 и NH3/О2=0,66. Полученная смесь предварительно подогревается до 333 К и подается на платиноидный катализатор, где при самопроизвольно устанавливающейся (аутотермической) температуре процесса, равной 1283 К, происходит образование цианистоводородной кислоты. Выход HCN составляет 65,0%. При аналогичных молекулярных отношениях реагентов в газообразной смеси и ее температуре, равной 288 К, самопроизвольно устанавливающаяся (аутотермическая) температура процесса достигает 1238-1248 К, а выход цианистоводородной кислоты – 59,5-61,0%. Пример 3 Приготовляют исходную газообразную смесь из метана, аммиака и воздуха. Молекулярные отношения реагентов в исходной газообразной смеси составляют (моль/моль): СН4/О2=0,69 и NH3/О2=0,63. Полученная смесь предварительно подогревается до 348 К и подается на платиноидный катализатор, где при самопроизвольно устанавливающейся (аутотермической) температуре процесса, равной 1298 К, происходит образование цианистоводородной кислоты. Выход HCN составляет 67,0%. При аналогичных молекулярных отношениях реагентов в газообразной смеси и ее температуре, равной 303 К, самопроизвольно устанавливающая (аутотермическая) температура процесса достигает 1253-1283 К, а выход цианистоводородной кислоты – 61,0-62,0%. Таким образом по сравнению с изобретениемпрототипом, предлагаемое изобретение обладает следующими преимуществами: в 1,02-1,16 раза (в зависимости от сопоставления различных периодов работы) увеличивается вы ход цианистоводородной кислоты. 2 29633 Таблица Изменение основных те хнологических параметров от температуры исходной газовой смеси Температура газообразной смеси, К 273 288 303 318 333 348 363 Состав газообразной смеси, моль/моль СН4/О2 NH3/О2 0,69 0,72 0,75 0,69 0,72 0,75 0,69 0,72 0,75 0,69 0,72 0,75 0,69 0,72 0,75 0,69 0,72 0,75 0,69 0,72 0,75 0,63 0,66 0,70 0,63 0,66 0,70 0,63 0,66 0,70 0,63 0,66 0,70 0,63 0,66 0,70 0,63 0,66 0,70 0,63 0,66 0,70 Выход HCN,% Аутотермическая температура, К 60,5 59,0 58,0 60,0 59,0 58,0 63,0 62,5 61,0 65,5 64,5 64,0 66,5 65,0 64,5 67,0 65,5 64,0 63,0 61,0 58,0 1233 1223 1213 1248 1238 1228 1263 1253 1243 1278 1268 1258 1293 1283 1273 1308 1298 1288 1323 1313 1303 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3